Czujniki rozpuszczonego tlenu, CO₂ i ozonu

Czym jest tlen rozpuszczony (O₂)?

Tlen rozpuszczony to poziom wolnego, niezwiązanego tlenu obecnego w wodzie lub innej cieczy.

Po co mierzy się ilość tlenu rozpuszczonego?

Odpowiednie poziomy tlenu są ważne w wielu procesach w biotechnologii, rozwoju farmacji, w branży spożywczej, produkcji chemicznej oraz w uzdatnianiu wody i wody pierwotnej. Pomiar inline w celu monitorowania rozpuszczonego tlenu jest niezwykle ważny dla optymalizacji uzysku i jakości produktu, redukcji kosztów oraz zapewnienia bezpieczeństwa procesów.

Co to jest czujnik tlenu rozpuszczonego?

Miernik tlenu rozpuszczonego METTLER TOLEDO stale mierzy w czasie rzeczywistym poziom tlenu rozpuszczonego w wodzie lub innej cieczy. W zależności od rodzaju zastosowania i branży stężenie tlenu rozpuszczonego wyrażane jest albo w liczbach względnych, takich jak procent nasycenia, procent objętości, procent rozpuszczonego tlenu, ppm, lub w liczbach bezwzględnych, np. mg/l lub mmol/l. Czujniki rozpuszczonego O₂ z najnowocześniejszą technologią optyczną łączą w sobie precyzję pomiaru nawet śladowych ilości tego pierwiastka z niewielkimi potrzebami konserwacyjnymi.

Jaka jest zasada działania miernika tlenu rozpuszczonego?

METTLER TOLEDO oferuje dwa różne rodzaje czujników tlenu: amperometryczne i optyczne.

Amperometryczny: Ten czujnik tlenu rozpuszczonego wykorzystuje przepuszczającą gaz membranę do oddzielenia próbki od wnętrza ogniwa elektrochemicznego. Tlen przenika przez membranę w ilości wprost proporcjonalnej do ciśnienia częściowego tlenu w cieczy poza czujnikiem. Katoda i anoda wewnątrz czujnika są polaryzowane napięciem umożliwiającym reakcję elektrochemiczną tlenu. Tlen jest redukowany na katodzie, zaś anoda jest utleniana, i powstaje niewielki prąd wprost proporcjonalny do ilości reagującego tlenu. Ponadto czujnik tlenu rozpuszczonego wykorzystuje wartość temperatury do przeliczenia sygnału częściowego ciśnienia tlenu na wartość stężenia tlenu rozpuszczonego, uwzględniając temperaturową zmienność rozpuszczalności tlenu.

Optyczny: Czujniki tlenu rozpuszczonego wykorzystujące technologię optyczną zawierają wrażliwą na tlen warstwę fluorescencyjną. Warstwa ta pochłania światło z diody elektroluminescencyjnej w czujniku, a światło jest uwalniane jako fluorescencja. Ilość fluorescencji zależy od zawartości tlenu w próbce.

Jak skalibrować czujnik tlenu rozpuszczonego?

Każdy miernik tlenu rozpuszczonego ma swoje własne nachylenie i punkt zerowy. Obie wartości mogą ulegać zmianie. Aby zapewnić wysoką dokładność pomiaru czujnika tlenu rozpuszczonego, po każdej wymianie części zamiennych czujnika należy przeprowadzać kalibrację. Kalibracja czujnika tlenu rozpuszczonego może być wykonana 1-punktowo lub 2-punktowo. W przypadku kalibracji 1-punktowej normalnym medium kalibracyjnym jest powietrze, zaś dla kalibracji 2-punktowej należy dodatkowo zastosować gaz z 0% zawartości tlenu, którym zwykle jest czysty azot.

Co to jest rozpuszczony dwutlenek węgla (CO₂)?

Rozpuszczony dwutlenek węgla to poziom CO₂ obecnego w wodzie lub innej cieczy.

Dwutlenek węgla zwykle występuje w postaci gazu. Z tego powodu pomiar dwutlenku węgla inline i online w procesach jest pomiarem ciśnienia wywieranego przez ten gaz na inny gaz lub ciecz, w której jest rozpuszczony.

Jak mierzy się rozpuszczony CO₂?

Pomiaru rozpuszczonego dwutlenku węgla dokonuje się za pomocą czujnika.

W zależności od rodzaju zastosowania i branży zawartość rozpuszczonego CO₂ jest wyrażana w różnych jednostkach.

Co to jest czujnik CO₂ rozpuszczonego?

Czujnik rozpuszczonego dwutlenku węgla jest czujnikiem analitycznym, który mierzy rozpuszczony dwutlenek węgla. Czujniki rozpuszczonego CO₂ METTLER TOLEDO w czasie rzeczywistym dostarczają precyzyjnych danych, które zwiększają zrozumienie krytycznych procesów w fermentacji i hodowli komórek. Dane mierzone przez czujnik CO₂ rozpuszczonego pozwalają wyciągać szczegółowe wnioski o metabolizmie komórkowym i innych zmianach w bioreaktorze.

Jak działa czujnik rozpuszczonego CO₂?

Czujnik rozpuszczonego CO₂ firmy METTLER TOLEDO mierzy rozpuszczony CO₂ inline i podaje jego wartości w czasie rzeczywistym w oparciu o technologię Severinghaus, która wykorzystuje korelację pomiędzy rozpuszczonym dwutlenkiem węgla a pH cieczy. Elektroda detekcyjna jest elektrodą o podwyższonym pH, oddzieloną od mierzonego medium wypełnioną elektrolitem membraną przepuszczającą gaz. CO₂ przenika przez membranę do wewnętrznego elektrolitu czujnika rozpuszczonego dwutlenku węgla, gdzie równoważy się z jonami biowęglanu, zmieniając wartość pH. Względna zmiana wartości pH elektrolitu jest następnie mierzona przez elektrodę o podwyższonym pH i korelowana z CO₂.

Jak skalibrować czujnik CO₂ rozpuszczonego?

Kalibracja czujnika CO₂ rozpuszczonego w wodzie składa się z dwóch etapów. Pierwszym krokiem jest kalibracja elektrody pH w buforach pH bez korpusu membrany. Na tym etapie kalibrowane jest nachylenie i punkt zerowy elektrody pH. Krok drugi kalibracji czujnika rozpuszczonego CO₂ jest wymagany po sterylizacji i nazywany jest kalibracją procesu. Drugi etap kalibracji pozwala korygować małe odchylenie elektrody pH po sterylizacji.

Czym jest ozon rozpuszczony?

Ozon jest silnym gazem utleniającym, który jest wstrzykiwany do wody lub elektrolitycznie wytwarzany w wodzie. Rozpuszczony ozon, w zależności od temperatury i pH wody, bardzo szybko przechodzi w nieszkodliwy tlen, dlatego musi być wytwarzany i mierzony bardzo blisko procesu.

Jak mierzy się rozpuszczony ozon?

Rozpuszczony ozon jest mierzony za pomocą czujnika.

Co to jest czujnik ozonu rozpuszczonego?

Czujnik ozonu rozpuszczonego jest czujnikiem analitycznym, który mierzy rozpuszczony ozon.

Jak działa czujnik rozpuszczonego ozonu?

Czujnik ozonu rozpuszczonego wykorzystuje przepuszczającą gaz membranę do oddzielenia próbki od wnętrza ogniwa elektrochemicznego. Ozon przenika przez membranę w ilości wprost proporcjonalnej do ciśnienia częściowego ozonu poza czujnikiem. Katoda (elektroda, z której prąd konwencjonalny opuszcza spolaryzowane urządzenie elektryczne) oraz anoda (elektroda, z której prąd konwencjonalny przepływa do spolaryzowanego urządzenia elektrycznego) wewnątrz czujnika są spolaryzowane napięciem, aby umożliwić reakcję elektrochemiczną ozonu. Ozon jest redukowany na katodzie, zaś anoda jest utleniana, i powstaje niewielki prąd wprost proporcjonalny do ilości reagującego ozonu. Wokół katody znajduje się elektroda ochronna. Ponadto czujnik ozonu rozpuszczonego wykorzystuje wartość temperatury do przeliczenia sygnału ciśnienia częściowego ozonu na wartość stężenia ozonu rozpuszczonego, uwzględniając temperaturową zmienność rozpuszczalności ozonu.

Jak skalibrować czujnik ozonu rozpuszczonego?

W procesie kalibracji czujnika ozonu rozpuszczonego obliczane są nowe stałe kalibracji dla czujnika (prąd zerowy i nachylenie). Z czujnikiem rozpuszczonego ozonu należy więc przeprowadzić procedurę kalibracji przy zerowym prądzie oraz procedurę kalibracji procesu nachylenia.

W przypadku większości zastosowań wykorzystuje się powietrze lub wodę pozbawione ozonu, które są najlepszym standardem do kalibracji prądu zerowego.